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金属耐磨材料几乎遍布冶金、矿山、电力、农业、化工、建材及机械行业的各个部门,我国每年需要的金属耐磨材料高达2208万吨[1]。低合金耐磨钢具有合金含量低,综合力学性能好,成本低廉,生产方式灵活,经济效益高等诸多优点,据统计工程中75%以上的耐磨工件是在中低应力冲击情况下使用的,而低合金耐磨钢的性能恰恰能满足这种工况条件[2],因此研究和开发低合金耐磨钢具有重要的经济和社会意义。 基于合金元素在钢中的作用机理和大量前人的研究成果,结合我国的矿产资源储量的基本国情,本研究设计了一系列成分不同的低合金耐磨钢,并采用液淬带温等温淬火热处理工艺使其获得贝氏体/马氏体复相组织。实验中采用 RXJ-4-13和SX-4-10电阻炉进行热处理,采用金相显微镜、HRS-150型数显洛氏硬度计、JB-300半自动冲击实验机、MPX-200型立式万能摩擦磨损试验机进行金相观察和机械性能测试,采用3500C-10/1HS75 GLEEBLE SYSTEM热力模拟实验机测定实验钢的Ms点。本研究利用 JMTPRO材料仿真软件模拟了实验钢的温度-相平衡图和相变动力学曲线,作为制定热处理工艺的依据,研究了奥氏体温度、出液温度、等温温度对实验钢组织和性能的影响规律,探讨了碳、硅含量对实验钢组织和性能的影响规律,并将实验钢的力学性能与相关国家标准进行了对比。研究结果表明:液淬带温等温热处理过程中,在其他参数不变的情况下,实验钢的硬度、耐磨性和冲击韧性在A3+35~70℃范围内有较好的匹配性,随着出液温度的降低,实验钢的硬度、耐磨性逐渐升高,冲击韧性逐渐降低,随等温温度的升高,实验钢的硬度、耐磨性逐渐降低,冲击韧性逐渐降低;通过液淬带温等温淬火热处理工艺获得的贝氏体/马氏体复相组织中,当马氏体含量为30%时,钢的硬韧性配合较好;当奥氏体化温度为A3+35~70℃,出液温度为Ms-32℃,等温温度在Ms+20℃时,实验钢经液淬带温等温淬火后具有良好的硬韧性配和,耐磨性较好;在其它元素含量不变的情况下,实验钢硬度、耐磨性随碳含量的增加而逐渐增加,冲击韧性随碳含量的增加而逐渐降低;实验钢硬度、耐磨性随硅含量的增加而逐渐降低,冲击韧性随硅含量的增加而逐渐增加。 低合金耐磨钢经液淬带温等温淬火热处理工艺后的得到的贝氏体/马氏体复相组织具有较高的硬度、韧性和耐磨性。本研究丰富了我国低合金耐磨钢的种类,对我国耐磨材料行业的发展具有一定促进作用。